Módulo III – Características y Comportamiento de Yacimientos

M.I. Roque Riquelme Alcantar Pemex - UPGM

1) INTRODUCCION A LA INGENIERIA DE YACIMIENTOS 2) CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS 3) PROPIEDADES DE LA ROCA 4) DISTRIBUCION DE LOS FLUIDOS 5) PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS 6) INTERACCION ROCA-FLUIDOS 7) RESERVAS 8) BIBLIOGRAFIA

Módulo III – Características y Comportamiento de Yacimientos

Contenido:

UN POCO DE HISTORIA

MEXICO: NUESTRÓS ANTEPASADOS, TENIAN CONOCIMIENTOS DEL PETROLEO Y LO UTILIZABAN EN LA REPARACION DE EMBARCACIONES COMO IMPERMEABILIZANTES, LOS AZTECAS LO LLAMARON “ CHAPOPOTLI”

EUA: EN 1859 EDWIN DRAKE OBTUVO ÉXITO EN ENCONTRAR PETROLEO EN TITUSVILLE, PENNSYLVANIA A LA PROFUNDIDAD DE 23mts. PRODUCCION DE 20 BPD.

EN 1569 FRAY BERNARDINO DE SAHAGUN HABLO DEL CHAPOPOTLI,

EL PRIMER POZO PERFORADO EN MÉXICO FUE EL CAMPO FURBERO EN 1881 EN COATZINTLA VER. Y EL POZO LA PEZ NO. 1 EN SAN LUIS POTOSI FUE PRIMERO COMERCIALMENTE EN 1903. PERFORADO A 503M. CON UNA PRODUCCION INICIAL DE 1500 BPD. EL POZO CERRO AZUL 4, ES UNO DE LOS POZOS MAS ESPECTACULARES EN LA HISTORIA PETROLERA DE MÉXICO Y DEL MUNDO, PERFORADO A 545 MTS, ALCANZO MAS DE 57 MILLONES DE BARRILES AL 31 DE DICIEMBRE DE 1921. EN LA ACTUALIDAD FLUYE APROXIMADAMENTE CON 17 BPD. Y EN LA REGIÓN SUR FUE EL POZO SIMÓN SARLAT 1.

UN POCO DE HISTORIA

TABASCO: PRIMERAS CHAPOPOTERAS FUERON DESCUBIERTAS EN EL AÑO 1860 POR EL PRESBITERO MANUEL GIL Y SAENZ, EL CUAL FUE GUIADO POR LOS INDIGENAS HASTA UN LUGAR CERCA DE SAN FERNANDO DE DONDE EMERGIA ACEITE NEGRO Y ESPESO. ALUMBRO POR PRIMERA VEZ CON ANTORCHAS DE PETROLEO, LA CABECERA DEL MUNICIPIO DE MASCUPANA SIENDO EL SITIO INICIAL EN TODO EL CONTINENTE AMERICANO EN ALUMBRADO PUBLICO.

METODOS GEOFISICOS

LAS NUEVAS TECNOLOGIA, ASI COMO EL ESTUDIO CUIDADOSO DE LAS MUESTRAS COLECTADAS DURANTE LA PERFORACION, PROPICIARON LA APLICACIÓN DE OTRAS RAMAS DE LA GEOLOGIA, COMO LA ESTRATIGRAFIA Y MICROPALEONTOLOGIA, QUE JUNTO CON LA GEOFISICA SE CONVIRTIERON EN ELEMENTOS ESENCIALES EN LA INGENIERIA DE YACIMIENTOS

El origen de la génesis del petróleo ha sido por mucho

tiempo, un tópico de investigación de interés. Se sabe que la

formación del petróleo esta asociada al desarrollo de rocas

sedimentarias, depositadas en ambientes marinos o

próximos al mar, y que es el resultado de procesos de

descomposición de organismos de origen vegetal y animal

que en tiempos remotos quedaron incorporados en esos

depósitos.

CICLO DE LA ROCA ROCA IGNEA

(INTRUSIVA O EXTRUSIVA)

ROCA SEDIMENTARIA ROCA

METAMORFICA

S

M I

Ii

Ie

La búsqueda de hidrocarburos se enfrenta con el hecho de que la superficie de la tierra

tiene una historia complicada.

Cuando los continentes se separaron, zonas que eran superficie quedaron sumergidas

por el mar y zonas sumergidas por el mar pasaron a ser tierra firme.

Al producirse colisiones, las enormes fuerzas originadas levantaron cadenas de

montañas, estrujaron las rocas en plegamientos y las superpusieron unas sobre otras,

formando estructuras complejas

El anticlinal es la estructura mas favorable para la acumulación de los hidrocarburos,

cuyas capas forman un arco de forma convexa, con las capas antiguas cubiertas por

las mas reciente, donde una de las capas debe de ser impermeable para permitir el

sello y evitar el flujo de los hidrocarburos si es que esta contenido en el.

PRESENCIA DE HIDROCARBUROS EN LA NATURALEZA

MANIFESTACIONES SUPERFICIALES

MANIFESTACIONES DIERCTAS: VISIBLES

MANIFESTACIONES INDIRECTAS; NO VISIBLES

- CHAPOPOTERAS, - LAGOS DE ASFALTO, - ESCAPES DE GAS - VOLCANES DE LODO

- ACIDO SULFURICO, SULFURO DE HIDROGENO - FORMACIONES DE YESOPULVERULENTO, - FORMACION DE ALGARITAS - PROSPECCION MICRO BIOLOGICA

PRESENCIA DE HIDROCARBUROS EN LA NATURALEZA

MANIFESTACIONES SUBSUELO

AL PERFORAR, SE ENCONTRAN MANIFESTACIONES DE ACEITE O GAS QUE PUEDEN SER O NO ECONOMICAMENTE EXPLOTABLES. - PRUEBAS DE FORMACION (DST) - PRUEBAS DE PRODUCCION

CUENCA PETROLERA

JIMBAL-

1

ACAHUAL-1 MEDELLÍN-

2 MEDELLÍN-4

1000m

2000m

1860-

1863m

500m

1500m

2500m

2500m 5000 7500 12500

LOC. MANGLE-

1001

Determinación del prospecto Perforación Exploratoria

Delimitación de Yacimiento

Perforación de Desarrollo

Desarrollo de Infraestructura

Optimizaciòn

INGENIERIA DE YACIMIENTOS

LA INGENIERIA DE YACIMIENTOS ES LA RAMA DE LA INGENIERIA PETROLERA QUE SE OCUPA DE ESTUDIAR A TRAVES DE LAS CARACTERISTICAS DE LAS ROCAS Y LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS EL COMPORTAMIENTO DE LOS YACIMIENTOS BAJO CONDICIONES DINAMICAS CON EL FIN EXPLOTARLO RACIONALMENTE Y EVALUAR SU TENDENCIA FUTURA.

DEFINICION DE YACIMIENTO

Se entiende por Yacimiento Petrolero, la porción de una trampa

geológica de volumen limitado, poroso (almacenaje) y permeable

(transmisibilidad), que contiene hidrocarburos en estado liquido y/o

gaseoso, la cual se comporta como un sistema intercomunicado

hidráulicamente.

Los hidrocarburos ocupan los

poros o huecos de la roca

almacenante y se encuentran

confinados a presión y

temperatura que varia con la

profundidad del yacimiento.

CLASIFICACION DE LOS YACIMIENTOS

(A) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS DE ACUERDO AL TIPO DE ROCA ALMACENADORA

(A) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS DE ACUERDO AL TIPO DE ROCA ALMACENADORA

Arenas; su porosidad se debe a la textura de los fragmentos; pueden ser arenas limpias o sucias, su contenido esta entre limo, cieno, lignita, bentonita, etc.

Calizas detríticas, formadas por la acumulación de fragmentos de calizas o dolomitas.

Calizas porosas cristalinas, su porosidad se debe principalmente al fenómeno de disolución

Calizas oolíticas, cuya porosidad se debe a la textura oolítica, con intersticios no cementados o parcialmente cementados

Areniscas, son arenas con alto grado de cementación por materiales calcáreos, dolomíticos, arcillosos, etc.

Calizas fracturadas, son sumamente atractivas por su alta permeabilidad debido al fracturamiento o la comunicación entre las cavernas

Calizas detríticas, combinación de carbono con magnesio

(B) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS DE ACUERDO AL TIPO DE TRAMPA

(B) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS DE ACUERDO AL TIPO DE TRAMPA

Los tipos de roca sello son muy variados; las lutitas, las margas, las calizas

arcillosas muy finas y las evaporitas.

Rocas sello arregladas en orden de ductilidad (plasticidad):

- Sal

- Anhidrita

- Lutitas ricas en kerógeno

- Lutitas arcillosas

- Lutitas limoliticas

- Lodos carbonatados

- Cretas

(C) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS DE ACUERDO AL TIPO DE FLUIDOS ALMACENADOS

(D) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS DE ACUERDO A LA PRESION ORIGINAL DEL YACIMIENTO

(E) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS POR EL TIPO DE EMPUJE PREDOMINANTE

(E) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS POR EL TIPO DE EMPUJE PREDOMINANTE

(F) CLASIFCACION DE YACIMIENTOS POR EL TIPO DE DIAGRAMA DE FASE

CLASIFICACION API Y RGA

a) Gas seco ………………… RGA > 20,000 M3/M3 b) Gas Húmedo > 60°API…….. RGA > 10,000 M3/M3 c) Gas y condesado (40° <°API -60° RGA (1200 - 10000) M3/M3 d) Volátil (32 <°API < 40), RGA (300 A 1000) M3/M3 e) Mediano pesado (22 <°API < 32), RGA < 200 M3/M3 f) Pesado (10 <°API < 22) g) Extra pesado (Bitúmenes) °API <10

TIPOS DE CRUDO EN MEXICO PARA LA VENTA

COMPOSICION DE LOS TIPOS DE FLUIDOS QUE PRODUCEN

Componente Aceite

Negro Aceite

Volátil

Gas y

Condensado Gas

Húmedo

Gas

Seco

3) PROPIEDADES DE LA ROCA

Tres Tipos de Porosidad

1. Interconectada – canales porales múltiples.

2. Conectada – canales porales sencillos.

3. Aislada – poros sin conexión

• 1 + 2 = Porosidad efectiva

• La relación de la porosidad efectiva a la total es muy importante… permeabilidad!

CLASIFICACION

METODOS DE CUANTIFICACION DE LA POROSIDAD

• Pruebas de núcleos ----------> Registra valores de Porosidad Efectiva

– Saturación de Agua

– Saturación de Gas

– Inyección de Mercurio.

• Registros Geofísicos ----------> Registra valores de Porosidad Total.

Registros de Porosidad

– Neutrón

– Densidad

– Sónico

– Herramientas de resonancia magnética

• La permeabilidad es la medida de la capacidad que tiene una roca de transmitir un fluido.

• Debe tener la roca conectividad entre los poros para presentar permeabilidad.

• La unidad de Permeabilidad es Darcy.

PERMEABILIDAD

• Permeabilidad Absoluta (Kab) – Permeabilidad de la roca se

100% esta saturada con uno fluido.

• Permeabilidad Efectiva (Kef) – Permeabilidad de una sola fase,

si coexisten más de una fase.

• Permeabilidad Relativa (Kr) – Kef/Kabs.

• ¿Cuál Permeabilidad se usa en la ley de Darcy?

LEY DE DARCY FORMA LINEAL

LEY DE DARCY COORDENADAS CILINDRICAS

SATURACION DE FLUIDOS

CLASIFICACION DE SATURACION DE FLUIDOS

Espesor Bruto y neto

hnet = h1 + h2 + h3

Lutita

Arena

h3

h2

h1

H

H = Espesor bruto

TENSION INTERFACIAL

MOJABILIDAD

4) Propiedades de los Fluidos

Propiedades del Aceite Propiedades del gas Propiedades del agua

Factor de volumen Bo Factor de volumen Bg Factor de volumen Bw

Densidad ρ o Densidad ρ g Densidad ρ w

Viscosidad µo Viscosidad µ g Viscosidad µ w

Presión de Burbuja Pb Presión de Rocio Pr

Relación de solubilidad Rs Factor de compresibilidad del gas “Z”

Relación Gas-Aceite RGA

Factor de volumen del Aceite (Bo)

Pburbuja

Aceite en superficie Gas en la superficie

Aceite en el yacimiento

SurfaceatVolumeOil

PlaceinVolumeOilBo

Volumen de (aceite + gas disuelto) @ yac.

Volumen de aceite muerto @ superficie

RESERVAS

RESERVAS

RESERVAS PROBADAS

RESERVAS PROBABLES

RESERVAS POSIBLES

Factores que afectan la Recuperación

La recuperación de Hidrocarburos depende de los siguientes factores:

FACTOR DE RECUPERACION: Es la relación que existe entre el volumen de reservas recuperables y el petróleo original en sitio (POES) y/o Gas original en sitio (GOES). Fr=Res.Rec/POES

RESERVAS RECUPERABLES: Es el volumen de petróleo, gas o condensado, estimados acondiciones originales del yacimiento que pueden ser extraídos comercialmente del yacimiento. Res.Rec=Fr*POES

RESERVAS REMANENTES: Es el volumen de petróleo, gas o condensado, que queda por sacar del yacimiento y que pueden ser extraídas comercialmente. Res.Rem = (Res.Rec – Np) Donde Np es la producción acumulativa de aceite @ sup.

FACTOR DE RECUPERACION: Es la relación que existe entre el volumen de reservas recuperables y el petróleo original en sitio (POES) y/o Gas original en sitio (GOES). Fr=Res.Rec/POES

RESERVAS RECUPERABLES: Es el volumen de petróleo, gas o condensado, estimados acondiciones originales del yacimiento que pueden ser extraídos comercialmente del yacimiento. Res.Rec=Fr*POES

RESERVAS REMANENTES: Es el volumen de petróleo, gas o condensado, que queda por sacar del yacimiento y que pueden ser extraídas comercialmente. Res.Rem = (Res.Rec – Np) Donde Np es la producción acumulativa de aceite @ sup.

FACTOR DE RECUPERACION: Es la relación que existe entre el volumen de reservas recuperables y el petróleo original en sitio (POES) y/o Gas original en sitio (GOES). Fr=Res.Rec/POES

RESERVAS RECUPERABLES: Es el volumen de petróleo, gas o condensado, estimados acondiciones originales del yacimiento que pueden ser extraídos comercialmente del yacimiento. Res.Rec=Fr*POES

RESERVAS REMANENTES: Es el volumen de petróleo, gas o condensado, que queda por sacar del yacimiento y que pueden ser extraídas comercialmente. Res.Rem = (Res.Rec – Np) Donde Np es la producción acumulativa de aceite @ sup.

Factores que afectan la Recuperación

La recuperación de Hidrocarburos depende de los siguientes factores: